1、专题十七 光学、电磁波、相对论,高考物理 (课标专用),考点一 光学 1.2017课标,34(1),5分(多选)在双缝干涉实验中,用绿色激光照射在双缝上,在缝后的屏幕上 显示出干涉图样。若要增大干涉图样中两相邻亮条纹的间距,可选用的方法是 ( ) A.改用红色激光 B.改用蓝色激光 C.减小双缝间距 D.将屏幕向远离双缝的位置移动 E.将光源向远离双缝的位置移动,答案 ACD 本题考查双缝干涉。由相邻两亮条纹间距x= 可知,若要增大两相邻亮条纹 的间距,应增大双缝与光屏间距离L、减小双缝间距d或增大照射光波长,而红绿蓝,故选项 A、C、D正确。,解题关键 熟记双缝干涉中相邻亮条纹间距公式及各色
2、光的波长大小关系。,五年高考,A组 统一命题课标卷题组,2.2015课标,34(1),5分,0.372(多选)如图,一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖,在玻 璃砖底面上的入射角为,经折射后射出a、b两束光线。则 ( ),A.在玻璃中,a光的传播速度小于b光的传播速度 B.在真空中,a光的波长小于b光的波长 C.玻璃砖对a光的折射率小于对b光的折射率 D.若改变光束的入射方向使角逐渐变大,则折射光线a首先消失 E.分别用a、b光在同一个双缝干涉实验装置上做实验,a光的干涉条纹间距大于b光的干涉条 纹间距,答案 ABD 从光路图看,入射角相同,a光的折射角较大,所以玻璃砖对a光的折射率较大,a
3、光 的频率较大,波长较短,B正确,C不正确;根据n= 知vavb,A正确;随着入射角增大,a光的折射角 先达到90,D正确;在同一个双缝干涉实验装置上做实验,由x= 知光的波长越长,干涉条纹 间距越大,E错误。,考查点 光的折射、光的干涉,思路指导 根据公式n= 判断折射率大小;根据v= 判断玻璃中的光速大小;根据= 判断 真空中波长大小;根据公式x= 判断干涉条纹间距大小。,3.(2014大纲全国,17,6分)在双缝干涉实验中,一钠灯发出的波长为589 nm的光,在距双缝1.00 m 的屏上形成干涉图样。图样上相邻两明纹中心间距为0.350 cm,则双缝的间距为 ( ) A.2.0610-7
4、 m B.2.0610-4 m C.1.6810-4 m D.1.6810-3 m,答案 C 由x= 可得双缝间距d= = m=1.6810-4 m,选项C正确。,考查点 双缝干涉实验,解题关键 理解公式x= 中l、d的物理意义。,4.2018课标,34(1),5分如图,ABC为一玻璃三棱镜的横截面,A=30。一束红光垂直AB 边射入,从AC边上的D点射出,其折射角为60,则玻璃对红光的折射率为 。若改用蓝 光沿同一路径入射,则光线在D点射出时的折射角 (填“小于”“等于”或“大于”) 60。,答案 大于,解析 本题考查折射定律在三棱镜中的应用等知识。由题意知,1=60,由几何关系知2=30,
5、 由n= ,得n= 。由f蓝f红得n蓝n红,又因n= ,2相同,故1蓝1红,蓝光在D点射出时的折射 角大于60。,5.2015课标,34(1),5分,0.253在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在 双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比,x1 x2(填 “”、“=”或“”)。若实验中红光的波长为630 nm,双缝与屏幕的距离为1.00 m,测得第 1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则双缝之间的距离为 mm。,答案 (2分) 0.300(3分),解析 根据公式x= ,红光波长大于绿光波长,因此x1x2。根据题意,条纹间距x= mm=2
6、.1 mm,所以d= =3.0010-4 m=0.300 mm。,解题关键 熟记双缝干涉实验的条纹间距公式。红光波长大于绿光波长。,易错警示 本题条纹间距x= ,有些同学误认为x= 。,6.2018课标,34(2),10分如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“”(图中O 点),然后用横截面为等边三角形ABC的三棱镜压在这个标记上,小标记位于AC边上。D位于 AB边上,过D点作AC边的垂线交AC于F。该同学在D点正上方向下顺着直线DF的方向观察,恰 好可以看到小标记的像;过O点作AB边的垂线交直线DF于E;DE=2 cm,EF=1 cm。求三棱镜的 折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反
7、射),答案,解析 本题考查折射定律。 过D点作AB边的法线NN,连接OD,则ODN=为O点发出的光线在D点的入射角;设该光线在 D点的折射角为,如图所示。 根据折射定律有 n sin =sin 式中n为三棱镜的折射率。 由几何关系可知 =60 EOF=30 OEF中有 EF=OE sinEOF 由式和题给条件得 OE=2 cm 根据题给条件可知,OED为等腰三角形,有,=30 由式得 n= ,解题关键 解答本题的关键是根据题设条件,画出光路图,利用图中几何关系,列方程求解。,7.2018课标,34(2),10分如图,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60。一细光 束从BC边的D点折射
8、后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交 BC于G,D恰好是CG的中点。不计多次反射。 ()求出射光相对于D点的入射光的偏角; ()为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?,答案 ()60 () n2,解析 本题考查光的折射和全反射、折射率。 ()光线在BC边上折射,由折射定律有 sin i1=n sin r1 式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC边上的入射角和折射角。光线在AC边上发生全反射,由反射定律有 r2=i2 式中i2和r2分别是该光线在AC边上的入射角和反射角。 光线在AB边上发生折射,由折射定律有,n sin i3=sin r3
9、 式中i3和r3分别是该光线在AB边上的入射角和折射角。 由几何关系得 i2=r2=60,r1=i3=30 F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为 =(r1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3) 由式得 =60 ()光线在AC边上发生全反射,光线在AB边上不发生全反射,有 n sin i2n sin Cn sin i3 式中C是全反射临界角,满足 n sin C=1 由式知,棱镜的折射率n的取值范围应为n2 ,解题关键 画图是解决物理问题的基本功 对于几何光学题,画好光路图是解题的关键。充分利用几何知识便可顺利解题。,8.2017课标,34(2),10分如图,一玻璃工件的上半部是半径
10、为R的半球体,O点为球心;下半部 是半径为R、高为2R的圆柱体,圆柱体底面镀有反射膜。有一平行于中心轴OC的光线从半球 面射入,该光线与OC之间的距离为0.6R。已知最后从半球面射出的光线恰好与入射光线平行 (不考虑多次反射)。求该玻璃的折射率。,答案 1.43,解析 本题考查几何光学折射与反射。 如图,根据光路的对称性和光路可逆性,与入射光线相对于OC轴对称的出射光线一定与入射 光线平行。这样,从半球面射入的折射光线,将从圆柱体底面中心C点反射。设光线在半球面的入射角为i,折射角为r。由折射定律有 sin i=n sin r 由正弦定理有= 由几何关系,入射点的法线与OC的夹角为i。由题设条
11、件和几何关系有 sin i= 式中L是入射光线与OC的距离。由式和题给数据得 sin r= ,由式和题给数据得 n= 1.43 ,9.2017课标,34(2),10分一直桶状容器的高为2l,底面是边长为l的正方形;容器内装满某种透 明液体,过容器中心轴DD、垂直于左右两侧面的剖面图如图所示。容器右侧内壁涂有反光 材料,其他内壁涂有吸光材料。在剖面的左下角处有一点光源,已知由液体上表面的D点射出 的两束光线相互垂直,求该液体的折射率。,答案 1.55,解析 设从光源发出直接射到D点的光线的入射角为i1,折射角为r1。在剖面内作光源相对于 反光壁的镜像对称点C,连接C、D,交反光壁于E点,由光源射
12、向E点的光线,反射后沿ED射向D 点。光线在D点的入射角为i2,折射角为r2,如图所示。设液体的折射率为n,由折射定律有n sin i1=sin r1 n sin i2=sin r2 由题意知r1+r2=90 联立式得n2= 由几何关系可知sin i1= = ,sin i2= = 联立式得n=1.55 ,解题关键 正确画出光路图,由数学知识找出相关角的关系。,10.2017课标,34(2),10分如图,一半径为R的玻璃半球,O点是半球的球心,虚线OO表示光轴 (过球心O与半球底面垂直的直线)。已知玻璃的折射率为1.5。现有一束平行光垂直入射到半 球的底面上,有些光线能从球面射出(不考虑被半球的
13、内表面反射后的光线)。求 ()从球面射出的光线对应的入射光线到光轴距离的最大值; ()距光轴 的入射光线经球面折射后与光轴的交点到O点的距离。,答案 () R () R(或2.74R),解析 本题考查全反射、折射、折射率、折射定律。 ()如图,从底面上A处射入的光线,在球面上发生折射时的入射角为i,当i等于全反射临界角iC 时,对应入射光线到光轴的距离最大,设最大距离为l。i=iC 设n是玻璃的折射率,由全反射临界角的定义有 n sin iC=1 由几何关系有 sin i= 联立式并利用题给条件,得,l= R ()设与光轴相距 的光线在球面B点发生折射时的入射角和折射角分别为i1和r1,由折射
14、定律 有 n sin i1=sin r1 设折射光线与光轴的交点为C,在OBC中,由正弦定理有= 由几何关系有 C=r1-i1 sin i1= 联立式及题给条件得 OC= R2.74R ,11.2016课标,34(2),10分如图,玻璃球冠的折射率为 ,其底面镀银,底面的半径是球半径的倍;在过球心O且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M 点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点。求该光线从球面射出的方向相对于其初始入 射方向的偏角。,答案 150,解析 设球半径为R,球冠底面中心为O,连接O、O,则OOAB。令OAO=,有 cos = = 即=30 由题意MAAB
15、 所以OAM=60 设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,所考虑的光线的光路图如图所示。设光线在M点 的入射角为i、折射角为r,在N点的入射角为i,反射角为i,玻璃折射率为n。由于OAM为等 边三角形,有i=60 ,由折射定律有sin i=n sin r 代入题给条件n= 得r=30 作底面在N点的法线NE,由于NEAM,有i=30 根据反射定律,有i=30 连接O、N,由几何关系知MANMON,故有 MNO=60 由式得ENO=30 于是ENO为反射角,NO为反射光线。这一反射光线经球面再次折射后不改变方向。所以, 经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为 =180-ENO=1
16、50,考查点 光的折射,方法技巧 (1)R底= R,所以OAB=30,OAM=60,而OM=OA=R,所以OAM为等边三角 形,且在M点的入射角i=OMA。 (2)从AB面反射的光线经过圆心O,故该反射光线会垂直球面射出球冠。,12.2014课标,34(2),9分,0.571一个半圆柱形玻璃砖,其横截面是半径为R的半圆,AB为半圆 的直径,O为圆心,如图所示。玻璃的折射率为n= 。()一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光 束在AB上的最大宽度为多少? ()一细束光线在O点左侧与O相距 R处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点 的位置。,答案
17、() R ()见解析,解析 ()在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射 的临界角,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图。由全反射条件有 sin = ,由几何关系有OE=R sin 由对称性可知,若光线都能从上表面射出,光束的宽度最大为 l=2OE 联立式,代入已知数据得l= R ()设光线在距O点 R的C点射入后,在上表面的入射角为,由几何关系及式和已知条件 得 =60 光线在玻璃砖内会发生三次全反射,最后由G点射出,如图。由反射定律和几何关系得,OG=OC= R 射到G点的光有一部分被反射,沿原路返回到达C点射出。,考查点 全反射,解题关
18、键 准确找出刚好发生全反射的临界光线位置是解答第()问的关键。 找出从O点左侧与O点相距 R处垂直射入的光线在上表面的入射角是解答第()问的关 键。,13.2014课标,34(2),10分,0.374一厚度为h的大平板玻璃水平放置,其下表面贴有一半径为r 的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片,圆纸片与圆形发光面的中心在同 一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线(不考虑反射),求平板 玻璃的折射率。,答案 见解析,解析 如图,考虑从圆形发光面边缘的A点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃上表面的A点 折射,根据折射定律有 n sin =sin 式中,n是玻璃的折射
19、率,是入射角,是折射角。 现假设A恰好在纸片边缘。由题意,在A点刚好发生全反射,故= 设AA线段在玻璃上表面的投影长为L,由几何关系有 sin = 由题意,纸片的半径应为R=L+r ,联立以上各式得n= ,考查点 全反射,思路指导 依据题述“恰好能完全遮挡住从圆形发光面发出的光线”可知射到玻璃上表面 的光线恰好在圆纸片的边缘处发生全反射,进而作出示意图,找到几何关系从而完成求解。,考点二 电磁波、相对论 14.2016课标,34(1),5分(多选)关于电磁波,下列说法正确的是 ( ) A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波 C.电磁波
20、在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失,答案 ABC 电磁波在真空中的传播速度为3108 m/s,与频率无关,选项A正确;由麦克斯韦电 磁场理论可知,选项B正确;变化的电场和磁场相互激发,且相互垂直,形成的电磁波的传播方向 与电场和磁场均垂直,选项C正确;电磁波可以通过电缆、光缆传输,选项D错误;电磁振荡停止 后,电磁波可以在空间继续传播,直到能量消耗完为止,选项E错误。,易错警示 易错选E项,认为波源停止振荡,波随即消失。,考点
21、一 光学 1.(2018北京理综,15,6分)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹,在光源与单缝之间加上红 色滤光片后 ( ) A.干涉条纹消失 B.彩色条纹中的红色条纹消失 C.中央条纹变成暗条纹 D.中央条纹变成红色,B组 自主命题省（区、市）卷题组,答案 D 本题考查双缝干涉实验。 用白光做双缝干涉实验时,屏上呈现彩色条纹,在光源与单缝间加红色滤光片,光源发出的白光 照射滤光片后,仅有红光透过滤光片,故射到双缝上的光为红光,屏上呈现出的是红色干涉条 纹,中央条纹为红色,选项D正确。,易错点拨 双缝干涉实验中滤光片的作用 不要把红色滤光片误认为是“滤掉”红光的滤光片。,2.(2017上海单
22、科,4,3分)用单色光照射位于竖直平面内的肥皂液薄膜,所观察到的干涉条纹为 ( ),答案 B 由于在光的干涉中亮、暗条纹的位置取决于两列光波相遇时通过的路程之差,则 在薄膜干涉中取决于在入射点处薄膜的厚度。因肥皂液薄膜在重力作用下形成了一个上薄 下厚的楔形膜,厚度相等的位置在同一条水平线上,故同一条干涉条纹必然是水平的,由此可知 只有选项B正确。,解题指导 干涉条纹位置与形状的判定 同一条干涉条纹上各点的位置决定了干涉条纹的形状。在双缝干涉及薄膜干涉中,某点处于 哪一级亮条纹或暗条纹上,取决于两光波相遇时通过的路程差。两波源相位相同的情况下,当 r=n时处于亮条纹上,当r=(2n+1) 时处于
23、暗条纹上。,3.(2017天津理综,2,6分)明代学者方以智在阳燧倒影中记载:“凡宝石面凸,则光成一条,有 数棱则必有一面五色”,表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象。如图所示,一束复色光 通过三棱镜后分解成两束单色光a、b,下列说法正确的是 ( )A.若增大入射角i,则b光先消失 B.在该三棱镜中a光波长小于b光 C.a光能发生偏振现象,b光不能发生 D.若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应,则a光的遏止电压低,答案 D 当增大入射角i时,两单色光在左侧界面的折射角增大,但在右侧界面的入射角均减 小,故不会引起全反射,A错误。由图知三棱镜对a光的折射率小于对b光的折射率,而同种介质
24、 对频率越大的光折射率越大,故ab,B错误。偏振 是横波所特有的现象,故a、b两光都能发生偏振,C错误。由eUc=Ek=h-W可知,在照射同一光 电管即W相同的条件下,a光波长长、频率低,故a光的遏止电压Uc也低,D正确。,4.(2017北京理综,14,6分)如图所示,一束可见光穿过平行玻璃砖后,变为a、b两束单色光。如 果光束b是蓝光,则光束a可能是 ( )A.红光 B.黄光 C.绿光 D.紫光,答案 D 由题图可知,可见光穿过玻璃砖后,发生了色散,其中a光的侧移距离大于b光的侧移 距离,说明玻璃对a光的折射率大于对b光的折射率,同种介质对红、橙、黄、绿、青、蓝、紫 的折射率依次增大,由于b
25、光是蓝光,故只有D选项符合题意。,5.(2015安徽理综,18,6分)如图所示,一束单色光从空气入射到棱镜的AB面上,经AB和AC两个面 折射后从AC面进入空气。当出射角i和入射角i相等时,出射光线相对于入射光线偏转的角度 为。已知棱镜顶角为,则计算棱镜对该色光的折射率表达式为 ( )A. B. C. D.,答案 A 由图可知,当出射角与入射角相等时,AB面上的折射角与AC面上的入射角相等,设 为r,由几何关系可知+=180,2r+=180,得=2r,而=2(i-r),得i= ,由折射定律得n= =,选项A正确。,6.(2015福建理综,13,6分)如图,一束光经玻璃三棱镜折射后分为两束单色光
26、a、b,波长分别为 a、b,该玻璃对单色光a、b的折射率分别为na、nb,则 ( )A.anb B.ab,nab,nanb,答案 B 由图可知b光偏折程度大,则nab,B项正确。,7.(2015四川理综,3,6分)直线P1P2过均匀玻璃球球心O,细光束a、b平行且关于P1P2对称,由空气 射入玻璃球的光路如图。a、b光相比 ( ),A.玻璃对a光的折射率较大 B.玻璃对a光的临界角较小 C.b光在玻璃中的传播速度较小 D.b光在玻璃中的传播时间较短,答案 C 从光路图可以看出,a、b两束光的入射角相等,b光的折射角更小一些,由此可知nb na,A错误;由sin C= 可知,玻璃对a光的临界角较
27、大,B错误;由n= 可知,b光在玻璃中的传播速 度较小,C正确;b光在玻璃中的传播速度较小,且它在玻璃中传播的距离较长,所以在玻璃中的 传播时间较长,D错误。,8.(2015天津理综,2,6分)中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在玄真子涛之 灵中写道:“雨色映日而为虹”。从物理学角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次 反射形成的。如图是彩虹成因的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光 ( )A.在同种玻璃中传播,a光的传播速度一定大于b光 B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量大 C.分别照射同一光电管,若b光能引起光电效应,a光也一定能 D.以相
28、同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光,答案 C 根据光路图可知,a光的折射率大于b光的折射率。由n= 可知,在同种玻璃中,a光的 传播速度应小于b光,A项错误;以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,由于a光的折射 率大,偏折程度大,a光侧移量大,B项错误;折射率大的a光频率也高,所以分别照射同一光电管, 若b光能引起光电效应,a光也一定能,C项正确;由于b光的折射率小,b光从光密介质射向光疏介 质发生全反射的临界角大,当a、b光以相同的入射角从水中射入空气时,若在空气中只能看到 一种光,说明该光未发生全反射,所以一定是b光,D项错误。,9.2014重庆理综,11(
29、1),6分打磨某剖面如图所示的宝石时,必须将OP、OQ边与轴线的夹角 切磨在12,光线一定在OP边发生全反射 B.若2,光线会从OQ边射出 C.若1,光线会从OP边射出 D.若1,光线会在OP边发生全反射,答案 D 作出12时一定有90-C,光线一定不会 在OP边上发生全反射,同时也一定有30+ ,即光线若能射在OQ边上,一定会发生全反射,故 A、B皆错误。当1时,一定有90-C,即光线一定在OP边发生全反射,C错误D正确。,10.(2014天津理综,8,6分)(多选)一束由两种频率不同的单色光组成的复色光从空气射入玻璃 三棱镜后,出射光分成a、b两束,如图所示,则a、b两束光 ( )A.垂直
30、穿过同一块平板玻璃,a光所用的时间比b光长 B.从同种介质射入真空发生全反射时,a光临界角比b光的小 C.分别通过同一双缝干涉装置,b光形成的相邻亮条纹间距小 D.若照射同一金属都能发生光电效应,b光照射时逸出的光电子最大初动能大,答案 AB 由图知nanb,则由n= 知vatb,A正确。由sin C= 知CaCb,故B正 确。因对同种介质频率越大、波长越短时折射率越大,故ab,结合双缝干涉条纹宽度x= 可知C错误。由光电效应方程Ekm=h-W=h -W可知,同一金属W相同时,a光频率高,用a光照射 时逸出的光电子最大初动能大,D错误。,11.(2014浙江理综,18,6分)(多选)关于下列光
31、学现象,说法正确的是 ( ) A.水中蓝光的传播速度比红光快 B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深 D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽,答案 CD 因为频率f蓝f红,则n蓝n红,又因为在水中v= ,得到v蓝蓝,同一装置L/d相同,所以用红光时条纹间距更宽,D项正确。,12.2018江苏单科,12B(2)两束单色光A、B的波长分别为A、B,且AB,则 (选填 “A”或“B”)在水中发生全反射时的临界角较大。用同一装置进行杨氏双缝干涉实验时, 可以观察到 (选填“A”或“B”)产生的条纹间距较大。,答
32、案 A A,解析 光的波长越大,对应同一介质的折射率越小,由临界角公式sin C= 可知,A光的临界角 较大。进行杨氏双缝干涉实验时,相邻两条亮纹或暗纹间的距离x= ,同一装置中,L和d为定 值,则越大,x越大,所以A光的条纹间距较大。,13.2017江苏单科,12B(3)人的眼球可简化为如图所示的模型。折射率相同、半径不同的两 个球体共轴。平行光束宽度为D,对称地沿轴线方向射入半径为R的小球,会聚在轴线上的P 点。取球体的折射率为 ,且D= R。求光线的会聚角。(示意图未按比例画出),答案 30,解析 由几何关系sin i= ,解得i=45,则由折射定律 =n,解得=30 且i=+ ,解得=
33、30,14.2015海南单科,16(2),8分一半径为R的半圆柱形玻璃砖,横截面如图所示。已知玻璃的全 反射临界角为( )。与玻璃砖的底平面成( -)角度且与玻璃砖横截面平行的平行光射到 玻璃砖的半圆柱面上。经柱面折射后,有部分光(包括与柱面相切的入射光)能直接从玻璃砖 底面射出。若忽略经半圆柱内表面反射后射出的光,求底面透光部分的宽度。,答案,解析 如图所示,设光线从A沿半径方向进入半圆柱形玻璃砖,恰好与法线重合,折射光线恰好 射入圆心O处,由图中几何关系,可知该光线在O点的入射角恰好等于临界角而发生全反射。 由几何光路可知:从 部分射入的光线在BO界面发生全反射,无光线射出,从 部分射入的
34、 光线在OD界面有光线射出。 由全反射条件知OCD= 由几何关系,可知COD=,CDO=-2 即 = 得OD=,考点二 电磁波、相对论 15.2018江苏单科,12B(1)(多选)梳子在梳头后带上电荷,摇动这把梳子在空中产生电磁波。 该电磁波 ( ) A.是横波 B.不能在真空中传播 C.只能沿着梳子摇动的方向传播 D.在空气中的传播速度约为3108 m/s,答案 AD 电磁波为横波,电磁波的传播不需要介质,可以向周围各个方向传播,真空中传播 速度最大,c=3.0108 m/s,在空气中的传播速度与真空中的传播速度近似相等,故选A、D。,16.(2017北京理综,20,6分)物理学原理在现代科
35、技中有许多重要应用。例如,利用波的干涉,可 将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航。 如图所示,两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧,它们类似于杨氏干涉实验 中的双缝。两天线同时都发出波长为1和2的无线电波。飞机降落过程中,当接收到1和2的 信号都保持最强时,表明飞机已对准跑道。下列说法正确的是 ( )A.天线发出的两种无线电波必须一样强 B.导航利用了1与2两种无线电波之间的干涉 C.两种无线电波在空间的强弱分布稳定 D.两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合,答案 C 波的干涉产生与否与波的强弱无关,故A错;导航利用了同频率的两列波的干涉,而 波长为1和2的两列波频率不同,B
36、错;1与1干涉,2与2干涉,两个干涉图样在空间的强弱分布 稳定,故C正确;由于1与2两列波的波长不同,故两干涉图样在空间强弱分布不重合,D错。,疑难突破 波的干涉及干涉图样 两列波产生稳定干涉图样的条件之一是两列波的频率相同,本题中,每个天线同时且都发出两 列波长为1和2的波,在同种介质中波长相同,频率相同,产生干涉,故在飞机跑道区域存在两个 稳定的干涉图样,且跑道中心线上每点到波源的距离相等,故中心线上各点均为两个干涉图样 的加强点,飞机降落时利用这些加强点来对准跑道中心线,实现安全降落。,17.(2016北京理综,14,6分)下列说法正确的是 ( ) A.电磁波在真空中以光速c传播 B.在
37、空气中传播的声波是横波 C.声波只能在空气中传播 D.光需要介质才能传播,答案 A 声波是机械波,是纵波,在气体、固体、液体中都能传播,故B、C两项均错误;电磁 波的传播不需要介质,能在真空中以光速传播,A项正确,D项错误。,18.(2016天津理综,1,6分)我国成功研发的反隐身先进米波雷达堪称隐身飞机的克星,它标志着 我国雷达研究又创新的里程碑。米波雷达发射无线电波的波长在110 m范围内,则对该无线 电波的判断正确的是 ( )A.米波的频率比厘米波频率高 B.和机械波一样须靠介质传播 C.同光波一样会发生反射现象 D.不可能产生干涉和衍射现象,答案 C 无线电波与光波均为电磁波,均能发生
38、反射、干涉、衍射现象,故C正确、D错。电 磁波在真空中传播速度最快,故B错。由c=f可知,频率与波长成反比,故A错。,知识归纳 所有波共有的特性:能发生反射、折射、干涉、衍射和多普勒效应。,19.(2014四川理综,2,6分)电磁波已广泛运用于很多领域。下列关于电磁波的说法符合实际的 是 ( ) A.电磁波不能产生衍射现象 B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机 C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度 D.光在真空中运动的速度在不同惯性系中测得的数值可能不同,答案 C 衍射现象是波特有的现象,故电磁波能发生衍射现象,A错误。遥控器是通过发出 的红外线脉冲信号遥控电视
39、机的,B错误。根据多普勒效应,当天体相对地球运动时,我们接收 到来自天体的电磁波频率发生变化,根据其变化可判断遥远天体相对地球的运动速度,C正 确。光在真空中的速度是定值,在任何惯性系中测出的数值应相同,D错误。,20.2018北京理综,24(2)观测宇宙中辐射电磁波的天体,距离越远单位面积接收的电磁波功率 越小,观测越困难。为了收集足够强的来自天体的电磁波,增大望远镜口径是提高天文观测能 力的一条重要途径。2016年9月25日,世界上最大的单口径球面射电望远镜FAST在我国贵州 落成启用,被誉为“中国天眼”。FAST直径为500 m,有效提高了人类观测宇宙的精度和范 围。 a.设直径为100
40、 m的望远镜能够接收到的来自某天体的电磁波功率为P1,计算FAST能够接收到 的来自该天体的电磁波功率P2; b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象,设 直径为100 m望远镜能够观测到的此类天体数目是N0,计算FAST能够观测到的此类天体数 目N。,答案 a.25P1 b.125N0,解析 a.地球上不同望远镜观测同一天体,单位面积上接收的功率应该相同,因此 P2= P1=25P1 b.在宇宙大尺度上,天体的空间分布是均匀的。因此,一个望远镜能观测到的此类天体数目正 比于以望远镜为球心、以最远观测距离为半径的球体体积。 设地面上望远镜能观测到此类天体
41、需收集到的电磁波的总功率的最小值为P0,直径为100 m望 远镜和FAST能观测到的最远距离分别为L0和L,则 P0= = 可得L=5L0 则N= N0=125N0,思路分析 辐射的球体模型构建 以发出电磁波的天体为球心,天体到地球距离为半径,建立球面辐射模型,是望远镜观测某一确 定天体辐射的常用模型;反之,以望远镜为球心,以观测距离为半径建立的球体模型,又是反映 望远镜探测能力的有效模型。,考点一 光学 1.(2016浙江自选,13.1,4分)如图所示的半圆形玻璃砖,圆心为O,半径为R,折射率为 。光由空 气从A点垂直射入玻璃砖,OA= 。则 ( )A.该玻璃的临界角为45 B.光在玻璃砖中
42、的传播速度为v= c C.光第一次射出玻璃砖的折射角为60 D.玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化,C组 教师专用题组,答案 C 由sin C= = 知该玻璃的临界角C45,A错误。光在玻璃砖中的传播速度为v= c,B错误。如图,sin i= = ,由折射定律有sin r=n sin i= ,故r=60,C正确。由sin C= 知临界角只取决于玻璃的折射率,而与光线的入射位置无关,D错误。,2.(2013大纲全国,14,6分)下列现象中,属于光的衍射的是 ( ) A.雨后天空出现彩虹 B.通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹 C.海市蜃楼现象 D.日光照射在肥皂膜上出现彩色条纹,答案 B 彩
43、虹是光的色散现象,海市蜃楼是光的折射、全反射现象,肥皂膜上出现彩色条纹 是薄膜干涉现象,A、C、D错误。通过狭缝观察日光灯看到彩色条纹是单缝衍射现象,B正 确。,知识拓展 单缝衍射条纹间距不等,中央条纹是亮条纹;双缝干涉条纹间距相等。白光的单缝 衍射条纹和双缝干涉条纹都是彩色的。,3.(2013浙江理综,16,6分)与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全 食时,看到整个月亮是暗红的。小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的 是 ( )A.地球上有人用红色激光照射月球 B.太阳照射到地球的红光反射到月球 C.太阳光中的红光经地球大气层折射到月球 D.
44、太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹,答案 C 月全食是月亮、地球、太阳三者在同一直线且地球在中间时,地球将太阳光挡住 而形成的,看到月亮是暗红的,原因是太阳光中的红光经地球大气层的折射到了月球表面,选项 C正确。,4.(2013天津理综,8,6分)(多选)固定的半圆形玻璃砖的横截面如图,O点为圆心,OO为直径MN 的垂线。足够大的光屏PQ紧靠玻璃砖右侧且垂直于MN。由A、B两种单色光组成的一束光 沿半径方向射向O点,入射光线与OO夹角较小时,光屏NQ区域出现两个光斑,逐渐增大角,当 =时,光屏NQ区域A光的光斑消失,继续增大角,当=时,光屏NQ区域B光的光斑消失,则 ( )A.玻璃砖对A光的
45、折射率比对B光的大 B.A光在玻璃砖中传播速度比B光的大 C.时,光屏上只有1个光斑 D. 时,光屏上只有1个光斑,答案 AD 因A光先消失,说明A光先发生全反射,所以玻璃对A光的折射率大于B光,A项正 确。由v= 可知折射率越大则速度v越小,B项错误。当时,A光发生全反射,只有反射光 斑与B光的折射光斑,共2个,C项错误。当 时,A、B光均发生全反射,光屏上只剩下1个反 射光斑,D项正确。,5.(2013四川理综,3,6分)光射到两种不同介质的分界面,分析其后的传播情形可知 ( ) A.折射现象的出现说明光是纵波 B.光总会分为反射光和折射光 C.折射光与入射光的传播方向总是不同的 D.发生
46、折射是因为光在不同介质中的传播速度不同,答案 D 折射是横波、纵波共有的现象,光是一种电磁波,而电磁波是横波,A错误;当光从光 密介质射向光疏介质而且入射角不小于临界角时,就只有反射光而无折射光,B错误;当入射角 等于0时折射光与入射光传播方向相同,C错误;由惠更斯原理对折射的解释可知D正确。,6.(2013福建理综,14,6分)一束由红、紫两色光组成的复色光,从空气斜射向玻璃三棱镜。下面 四幅图中能正确表示该复色光经三棱镜折射分离成两束单色光的是 ( ),答案 B 光线通过玻璃三棱镜后应向底边偏折,可知C、D错误。光的频率越大,折射率越大, 向底边偏折程度越大,光线在进入与射出两处都会发生不
47、同程度的偏折,所以A错误、B正 确。,7.(2013上海单科,3,2分)白光通过双缝后产生的干涉条纹是彩色的,其原因是不同色光的 ( ) A.传播速度不同 B.强度不同 C.振动方向不同 D.频率不同,答案 D 白光是由各种不同颜色的单色光组成的复色光,而光的颜色由频率决定,不同单色 光,频率不同,D正确。,8.(2011全国,16,6分)雨后太阳光入射到水滴中发生色散而形成彩虹。设水滴是球形的,图中的 圆代表水滴过球心的截面,入射光线在过此截面的平面内,a、b、c、d代表四条不同颜色的出 射光线,则它们可能依次是 ( )A.紫光、黄光、蓝光和红光 B.紫光、蓝光、黄光和红光 C.红光、蓝光、
48、黄光和紫光 D.红光、黄光、蓝光和紫光,答案 B 由选项知四种光线红、黄、蓝、紫的频率为f红f黄f蓝f紫,故其折射率n红n黄n蓝n紫, 因折射率大,光在折射时,偏折程度大,故太阳光经水滴折射后,在水中传播,从上到下依次为 红、黄、蓝、紫,再由光的反射定律,结合光路图可知其反射后从上到下顺序颠倒,因此出射光 依次为紫光、蓝光、黄光和红光,B正确,A、C、D均错。,9.(2012全国,16,6分)(多选)在双缝干涉实验中,某同学用黄光作为入射光。为了增大干涉条纹 的间距,该同学可以采用的方法有 ( ) A.改用红光作为入射光 B.改用蓝光作为入射光 C.增大双缝到屏的距离 D.增大双缝之间的距离,
